CN106470591A - 位置检测系统 - Google Patents

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Abstract

位置检测系统具备：胶囊型内窥镜，其内部设置有标记线圈，该标记线圈形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场；多个感测线圈，各感测线圈检测由标记线圈产生的磁场并输出检测信号；参照线圈，其配置在针对由标记线圈产生的磁场的信噪比小于由多个感测线圈检测出的检测信号中的信噪比的位置；以及运算部，其使用基于从参照线圈输出的检测信号的磁场检测值，来对基于分别从多个感测线圈输出的多个检测信号的磁场检测值进行校正，使用校正后的磁场检测值来计算胶囊型内窥镜的位置。

Description

位置检测系统
技术领域
本发明涉及一种对被导入到被检体内的胶囊型医疗装置的位置进行检测的位置检测系统。
背景技术
以往，开发了一种被导入到被检体内来获取与被检体内有关的各种信息、或者向被检体内投放药剂等之类的用途的胶囊型医疗装置。作为一例，在内窥镜的领域中，已知一种形成为能够被导入到被检体的消化道内(管腔内)的大小的胶囊型内窥镜。胶囊型内窥镜在呈胶囊形状的壳体的内部具备摄像功能和无线通信功能，在被被检体吞下之后，一边通过蠕动运动等在消化道内移动一边进行摄像，并依次无线发送被检体的脏器内部的图像(以下也称为体内图像)的图像数据。无线发送的图像数据被设置于被检体外的接收装置接收，并且被取入到工作站等图像处理装置中施加规定的图像处理。由此，能够在图像处理装置中通过静止图像或运动图像再现显示被检体的体内图像。
并且，还开发了一种对胶囊型医疗装置在被检体内的位置进行检测的系统。例如专利文献1中公开了如下一种位置检测系统：在胶囊型内窥镜内设置产生磁场的线圈(以下为标记线圈)，利用设置于被检体外的磁场检测用的线圈(以下为感测线圈)来检测标记线圈产生的磁场(以下为标记磁场)，基于检测出的磁场的强度来估计胶囊型内窥镜的位置。在该胶囊型内窥镜中，使用在胶囊型内窥镜不位于检测对象空间内的状态(标记线圈断开的状态)下预先获取到的感测线圈的检测值，来校正胶囊型内窥镜的位置检测中的检测值，由此排除位置检测系统的周边环境的影响。
专利文献1：国际公开第2011/102161号
发明内容
发明要解决的问题
另外，在位置检测系统中，优选减少向标记线圈供给的电力，以实现胶囊型医疗装置的省电化。另外，标记磁场的强度由于供给电力的减少而变弱，因此为了提高标记磁场的检测信号的信噪比(SN比)而正在谋求包括感测线圈的磁场检测部中的低噪声化。具体地说，针对金属与线圈的磁场干扰之类的位置检测系统内的噪声源来采取对策。
然而，随着磁场检测部的低噪声化，从位置检测系统的周边检测出产生源不明的磁场(以下为环境磁场)。其结果，产生了如下问题：环境磁场自身成为噪声，位置检测用磁场的检测信号的信噪比降低，从而胶囊型医疗装置的位置精度降低。
由于环境磁场在短时间内变化，因此在上述专利文献1所记载的位置检测系统中，难以对因在将磁场产生线圈从断开切换为接通的期间内变动的高频的环境磁场而产生的噪声进行校正。另外，由于这种环境磁场无法确定产生源，因此获取校正值是非常困难的。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够排除短时间内变化的环境磁场的影响从而精度良好地检测胶囊型医疗装置的位置的位置检测系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题而实现目的，本发明所涉及的位置检测系统的特征在于，具备：胶囊型医疗装置，其内部设置有第一线圈，该第一线圈形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场；多个第二线圈，各第二线圈检测由所述第一线圈产生的磁场并输出检测信号；至少一个第三线圈，其检测磁场并输出检测信号，该至少一个第三线圈配置在针对由所述第一线圈产生的磁场的信噪比小于由所述多个第二线圈各自检测出的检测信号中的信噪比的位置；以及运算部，其使用参照磁场检测值，来对基于分别从所述多个第二线圈输出的多个检测信号的多个磁场检测值进行校正，由此计算多个校正完成磁场检测值，基于该多个校正完成磁场检测值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，其中，该参照磁场检测值是基于从所述至少一个第三线圈输出的检测信号的磁场的检测值。
所述位置检测系统的特征在于，所述运算部针对所述多个第二线圈中的各第二线圈，基于在相同的定时从所述至少一个第三线圈输出的检测信号进行运算。
所述位置检测系统的特征在于，所述至少一个第三线圈被配置在与所述多个第二线圈相比更远离所述胶囊型医疗装置的检测对象区域的位置。
所述位置检测系统的特征在于，所述多个第二线圈配置在第一平面上，所述至少一个第三线圈配置在平行于所述第一平面的第二平面上，所述第一平面与所述第二平面之间的间隔大于所述检测对象区域与所述第一平面之间的间隔。
所述位置检测系统的特征在于，所述第二平面相对于所述第一平面配置在所述检测对象区域的相反侧。
所述位置检测系统的特征在于，还具备磁屏蔽单元，该磁屏蔽单元配置在所述第一平面与所述第二平面之间。
所述位置检测系统的特征在于，所述多个第二线圈配置在平面上，所述至少一个第三线圈在所述平面上被配置在与配置所述多个第二线圈的区域相比更靠外侧的区域。
所述位置检测系统的特征在于，还具备存储部，该存储部存储基于从所述多个第二线圈和所述至少一个第三线圈各自输出的检测信号的磁场检测值，在所述第一线圈没有被通电的状态下，所述运算部计算基于第一检测信号的磁场检测值与基于第二检测信号的参照磁场检测值的比，并使该比存储到所述存储部中，其中，该第一检测信号是从所述多个第二线圈中的至少任一个第二线圈输出的，该第二检测信号是在与所述第一检测信号相同的定时从所述至少一个第三线圈输出的，在所述第一线圈被通电的状态下，所述运算部基于从所述至少一个第三线圈输出的第三检测信号的参照磁场检测值以及所述比来计算校正值，使用该校正值对基于在与所述第三检测信号相同的定时分别从所述多个第二线圈输出的多个检测信号的多个磁场检测值进行校正。
所述位置检测系统的特征在于，在所述胶囊型医疗装置的电源被接通时，所述运算部计算所述比。
所述位置检测系统的特征在于，还具备操作开关，该操作开关用于对该位置检测系统输入校准的指示，在进行了针对所述操作开关的操作时，所述运算部计算所述比。
所述位置检测系统的特征在于，所述第一线圈被间歇性地通电，所述运算部基于在所述第一线圈没有被通电的各定时输出的所述第一检测信号和所述第二检测信号来计算所述比。
所述位置检测系统的特征在于，所述多个第二线圈包括各自的中心轴朝向互不相同的方向的三个第二线圈，所述至少一个第三线圈包括各自的中心轴朝向互不相同的方向的三个第三线圈，所述运算部在分别具有互相平行的中心轴的所述第二线圈与所述第三线圈之间计算所述比。
所述位置检测系统的特征在于，具备多个所述第三线圈，还具备控制部，该控制部基于所述运算部计算出的所述胶囊型医疗装置的位置计算结果来选择一个所述第三线圈，所述运算部使用基于从由所述控制部选择出的第三线圈输出的检测信号的参照磁场检测值，来计算所述校正完成磁场检测值。
所述位置检测系统的特征在于，所述控制部从多个所述第三线圈中选择相距基于所述位置计算结果的所述胶囊型医疗装置的位置最远的第三线圈。
本发明所涉及的位置检测系统的特征在于，具备：胶囊型医疗装置，其内部设置有第一线圈，该第一线圈形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场；多个第二线圈，各第二线圈检测由所述第一线圈产生的磁场并输出检测信号；控制部，其选择所述多个第二线圈中的至少一个第二线圈；以及运算部，其使用参照磁场检测值，对基于分别从所述多个第二线圈中的除由所述控制部选择出的所述至少一个第二线圈以外的第二线圈输出的多个检测信号的多个磁场检测值进行校正，由此计算多个校正完成磁场检测值，基于该多个校正完成磁场检测值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，其中，所述参照磁场检测值是基于从由所述控制部选择出的所述至少一个第二线圈输出的检测信号的磁场的检测值。
所述位置检测系统的特征在于，所述控制部基于所述运算部运算出的所述胶囊型医疗装置的位置计算结果，来选择针对由所述第一线圈产生的磁场的信噪比最小的所述第二线圈。
本发明所涉及的位置检测系统的特征在于，具备：胶囊型医疗装置，其内部具有磁场产生线圈，该磁场产生线圈形成谐振电路的一部分，接收电力供给而产生位置检测用磁场；多个磁场检测线圈，该多个磁场检测线圈分别检测从所述胶囊型医疗装置产生的所述位置检测用磁场并输出多个检测信号；参照线圈，其检测存在于所述位置检测用磁场的检测空间中的环境磁场，并将该环境磁场的检测信号作为参照信号而输出；磁场校正部，其计算使用所述参照信号来分别对所述多个检测信号的输出值进行校正所得到的多个校正值；以及位置计算部，其基于所述多个校正值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，其中，所述磁场校正部对所述多个检测信号中的各检测信号实施以下处理：第一滤波处理，提取各检测信号中包含的第一频带成分，并输出该第一频带成分的第一值；第二滤波处理，提取所述参照信号中包含的所述第一频带成分，并输出该第一频带成分的第二值；第三滤波处理，提取所述参照信号中包含的与所述第一频带成分不同的第二频带成分，并输出该第二频带成分的第三值；比率计算处理，计算所述第一值与所述第二值之间的比率；环境磁场计算处理，使用所述比率和所述第三值来计算所述检测信号中包含的环境磁场成分的值；以及减法处理，通过从该检测信号的输出值减去所述环境磁场成分的值，来计算所述位置检测用磁场的磁场成分的值。
所述位置检测系统的特征在于，设置有多个所述参照线圈，还具备参照信号选择部，该参照信号选择部从分别由多个所述参照线圈输出的多个参照信号中选择所述磁场校正部中使用的参照信号，所述磁场校正部使用由所述参照信号选择部选择出的参照信号来计算所述多个校正值。
所述位置检测系统的特征在于，所述参照信号选择部从所述多个参照信号中选择输出值最小的参照信号。
本发明所涉及的位置检测系统的特征在于，具备：胶囊型医疗装置，其内部具有磁场产生线圈，该磁场产生线圈形成谐振电路的一部分，接收电力供给而产生位置检测用磁场；多个磁场检测线圈，该多个磁场检测线圈分别检测从所述胶囊型医疗装置产生的所述位置检测用磁场并输出多个检测信号；线圈选择部，其从所述多个磁场检测线圈中选择检测存在于所述位置检测用磁场的检测空间中的环境磁场、并使该环境磁场的检测信号作为参照信号而输出的磁场检测线圈；磁场校正部，其计算使用从由所述线圈选择部选择出的磁场检测线圈输出的所述参照信号来分别对所述多个检测信号的输出值进行校正所得到的多个校正值；以及位置计算部，其基于所述多个校正值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，其中，所述磁场校正部对所述多个检测信号中的各检测信号实施以下处理：第一滤波处理，提取各检测信号中包含的第一频带成分，并输出该第一频带成分的第一值；第二滤波处理，提取所述参照信号中包含的所述第一频带成分，并输出该第一频带成分的第二值；第三滤波处理，提取所述参照信号中包含的与所述第一频带成分不同的第二频带成分，并输出该第二频带成分的第三值；比率计算处理，计算所述第一值与所述第二值之间的比率；环境磁场计算处理，使用所述比率和所述第三值来计算所述检测信号中包含的环境磁场成分的值；以及减法处理，通过从该检测信号的输出值减去所述环境磁场成分的值，来计算所述位置检测用磁场的磁场成分的值。
所述位置检测系统的特征在于，所述参照线圈选择部选择由所述磁场校正部之前计算出的所述磁场成分的值为最小的磁场检测线圈。
所述位置检测系统的特征在于，所述第一滤波处理、所述第二滤波处理以及所述第三滤波处理是低频去除滤波处理，所述第三滤波处理中的截止频率小于所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
所述位置检测系统的特征在于，所述磁场校正部将所述位置检测用磁场所具有的最大频率设定为所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
所述位置检测系统的特征在于，所述磁场校正部基于所述位置计算部的计算结果来决定所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
所述位置检测系统的特征在于，所述胶囊型医疗装置具有永磁体，该位置检测系统还具备：引导用磁场产生部，其设置于所述胶囊型医疗装置的外部，通过使所述永磁体发挥作用来产生引导所述胶囊型医疗装置的引导用磁场；以及引导用磁场控制部，其输出控制所述引导用磁场产生部的动作的控制信息，所述磁场校正部基于所述控制信息来决定所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
所述位置检测系统的特征在于，所述磁场校正部具备分别对所述多个检测信号的输出值进行校正的多个通道，对所述多个检测信号的输出值以并行方式进行校正。
所述位置检测系统的特征在于，所述磁场校正部依次校正所述多个检测信号的输出值。
发明的效果
根据本发明，能够排除短时间内变化的环境磁场的影响，从而能够精度良好地检测胶囊型医疗装置的位置。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图2是示出图1所示的胶囊型内窥镜的内部构造的一例的示意图。
图3是图1所示的感测线圈单元和参照线圈单元的放大图。
图4是示出图1所示的位置检测系统的动作的流程图。
图5是示出本发明的实施方式1的变形例1-1所涉及的位置检测系统的结构的一部分的示意图。
图6是示出本发明的实施方式2所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图7是示出本发明的实施方式3所涉及的位置检测系统的结构的一部分的示意图。
图8是示出本发明的实施方式4所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图9是示出图8所示的位置检测系统的动作的流程图。
图10是示出本发明的实施方式4的变形例4-2所涉及的位置检测系统的各部的动作定时的时序图。
图11是示出本发明的实施方式4的变形例4-4所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图12是示出图11所示的胶囊型内窥镜的内部结构的一例的示意图。
图13是示出图11所示的引导用磁场产生部的结构例的示意图。
图14是示出本发明的实施方式5所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图15是示出本发明的实施方式6所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图16是示出图15所示的检测线圈单元和参照线圈单元的放大图。
图17是示出图15所示的磁场校正部的结构的框图。
图18是用于说明本发明的实施方式6的位置检测方法的曲线图。
图19是用于说明本发明的实施方式6的位置检测方法的曲线图。
图20是用于说明本发明的实施方式6的位置检测方法的曲线图。
图21是示出由检测线圈或参照线圈检测的磁场的强度的曲线图。
图22是示出图15所示的位置检测系统的动作的流程图。
图23是示出本发明的实施方式6的变形例6-1所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图24是示出本发明的实施方式7所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图25是示出图24所示的位置检测系统的动作的流程图。
图26是示出本发明的实施方式7的变形例7所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图27是示出本发明的实施方式8所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
图28是示出图27所示的位置检测系统的动作的流程图。
图29是示出本发明的实施方式9所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式所涉及的位置检测系统。此外，在以下的说明中，作为本实施方式所涉及的位置检测系统设为检测对象的胶囊型医疗装置的一个方式，例示经口而被导入到被检体内来拍摄被检体内(管腔内)的胶囊型内窥镜，但本发明并不限定于该实施方式。即，本发明例如能够应用于在管腔内从被检体的食道移动到肛门的胶囊型内窥镜、向被检体内配送药剂等的胶囊型医疗装置、具备测定被检体内的PH的PH传感器的胶囊型医疗装置等呈胶囊型的各种医疗装置的位置检测。
另外，在以下的说明中，各附图只不过是以能够理解本发明的内容的程度概要性地示出了形状、大小以及位置关系。因而，本发明并不仅限定于各附图中例示出的形状、大小以及位置关系。此外，在附图的记载中对同一部分标注同一的附图标记。
(实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图1所示，实施方式1所涉及的位置检测系统1具备：胶囊型内窥镜10，其作为向被检体100的管腔内导入的胶囊型医疗装置的一例，将通过拍摄被检体100内获取到的图像数据叠加于无线信号来发送；感测线圈单元30，其设置在用于载置被检体100的床20的下方；参照线圈单元40，其设置在该感测线圈单元30的进一步下方；以及位置检测装置50，其检测胶囊型内窥镜10的位置。
图2是示出图1所示的胶囊型内窥镜10的内部构造的一例的示意图。如图2所示，胶囊型内窥镜10具备：壳体101，其呈形成为易于被导入到被检体100的管腔内的大小的胶囊型；摄像单元11，其收纳在该壳体101内，拍摄被检体100内来获取摄像信号；控制部12，其控制包括摄像单元11在内的胶囊型内窥镜10的各部的动作，并且对由摄像单元11获取到的摄像信号实施规定的信号处理；发送部13，其无线发送被实施信号处理后的摄像信号；磁场产生部14，其产生该胶囊型内窥镜10的位置检测用的交变磁场(以下为标记磁场)；以及电源部15，其对胶囊型内窥镜10的各部供给电力。
壳体101是形成为能够被导入到被检体100的脏器内部的大小的外壳，包括呈圆筒状的筒状壳体102和呈圆顶形状的圆顶状壳体103、104，通过利用圆顶状壳体103、104堵塞筒状壳体102的两侧开口端来构成该壳体101。筒状壳体102由对可见光而言大致不透明的有色的构件形成。另外，圆顶状壳体103、104中的至少一方(在图2中是摄像单元11侧的圆顶状壳体103)由对可见光等规定波长频带的光而言透明的光学构件形成。此外，在图2中，只在一方的圆顶状壳体103侧设置了一个摄像单元11，但也可以设置两个摄像单元11，在该情况下，圆顶状壳体104也由透明的光学构件形成。这种壳体101在内部液密性地包含摄像单元11、控制部12、发送部13、磁场产生部14以及电源部15。
摄像单元11是获取摄像信号来作为与被检体100有关的信息的信息获取单元，具有：照明部111，其包括LED等发光元件和驱动该发光元件的驱动电路；聚光透镜等光学系统112；以及摄像部113，其包括CMOS图像传感器或CCD等摄像元件以及驱动该摄像元件的驱动电路(未图示)。照明部111向摄像部113的摄像视野照射白色光等照明光，隔着圆顶状壳体103对摄像视野FV内的被检体100进行照明。光学系统112被配置为光轴与壳体101的长轴La一致，会聚来自摄像视野FV内的被检体100的反射光而在摄像部113的摄像面上成像。摄像部113通过对表示摄像面上成像的被检体100的像的光信号进行光电转换处理来生成摄像信号。
此外，在设置两个摄像单元11的情况下，以使光学系统112的光轴与壳体101的长轴La一致的方式将摄像单元11分别配置在壳体101的两端的圆顶状壳体103侧和圆顶状壳体104侧。
控制部12使摄像部113以规定的摄像帧频进行动作，并且使照明部111与摄像帧频同步地发光。另外，控制部12对由摄像单元11生成的摄像信号实施A/D转换(模拟/数字转换)、其它规定的信号处理来生成图像数据。并且，控制部12通过使电源部15向磁场产生部14供给电力来使磁场产生部14产生磁场。
发送部13具备未图示的发送天线，获取被控制部12实施信号处理后的图像数据和关联信息并实施调制处理后经由发送天线依次无线发送到外部。
磁场产生部14包括标记线圈(第一线圈)141和电容器142，接收来自电源部15的电力供给而产生规定频率的交变磁场来作为标记磁场，其中，该标记线圈141形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场，该电容器142与该标记线圈141一起形成谐振电路。
电源部15例如由形成为纽扣型的电池和光开关或磁开关等开关部构成。在开关部例如由磁开关构成的情况下，电源部15利用从外部被施加的磁场来切换自身的接通断开状态，在接通状态的期间，电源部15对胶囊型内窥镜10的各部供给电源。另外，在断开状态的期间，电源部15停止向胶囊型内窥镜10的各部的电力供给。
再次参照图1，床20被配置为被检体100的载置面平行于水平面、即与铅直方向正交。以下，将床20的长边方向设为X方向，将床20的短边方向设为Y方向，将铅直方向(重力方向)设为Z方向。在该床20上载置着吞下了胶囊型内窥镜10的被检体100时，预先设定胶囊型内窥镜10能够移动的范围、即观察对象的脏器所存在的一般的范围来作为检测对象区域R。
图3是图1所示的感测线圈单元30和参照线圈单元40的放大图。感测线圈单元30和参照线圈单元40以使中心对准检测对象区域R的铅直方向的中心轴C的方式配置。
感测线圈单元30具有被配置为平行于床20的上表面的平面状的面板31以及配置于该面板31的主面上的多个(在图3中是9个)感测线圈(第二线圈)32。各感测线圈32例如是具有开口直径为30mm～40mm左右、高度为5mm左右的尺寸的螺旋弹簧状的筒型线圈。各感测线圈32接收由胶囊型内窥镜10的标记线圈141产生的交变磁场并输出检测信号。
在面板31上，多个感测线圈32以各自的中心轴32a平行于Z方向的方式配置为矩阵状。在此，在本申请中，线圈的中心轴是指穿过该线圈的开口面的大致中心并与该开口面大致正交的轴。关于多个感测线圈32的配置，并没有特别地限定，但优选配置为相对于面板31的中心轴C对称(线对称或旋转对称)。由此，多个感测线圈32相对于检测对象区域R的中心轴C对称。
参照线圈单元40具有被配置为平行于面板31的平面状的面板41以及配置于该面板41的主面上的参照线圈(第三线圈)42。参照线圈42是与感测线圈32同样的筒型线圈，检测该位置检测系统1的设置环境中的环境磁场并输出参照用的检测信号。以下，将参照线圈42输出的检测信号还称为参照信号。参照线圈42与感测线圈32同样，以使中心轴42a朝向Z方向的方式配置。
参照线圈42优选以靠近面板41的中心(中心轴C的延长线上)的方式配置。这是由于，如果在面板41的中心，则参照线圈42与各感测线圈32之间的距离大致相等，不存在相对于参照线圈42极近或极远的感测线圈32。另外，参照线圈42相对于检测对象区域R的中心对称，因此能够抑制由于胶囊型内窥镜10的移动而使得胶囊型内窥镜10与参照线圈42非常靠近从而导致参照线圈42受到标记磁场的影响之类的情况。
接着，说明感测线圈单元30与参照线圈单元40之间的位置关系。感测线圈单元30配置在检查中的被检体100的附近，以使针对由胶囊型内窥镜10产生的交变磁场的信噪比变高。在实施方式1中，感测线圈单元30配置在床20的下方。
与此相对，参照线圈单元40配置在与各感测线圈32相比远离检测对象区域R的位置。由此，针对标记磁场的由参照线圈42输出的参照信号中的信噪比小于由各感测线圈32输出的检测信号中的信噪比。在实施方式1中，通过将参照线圈单元40相对于感测线圈单元30的面板31而设置在检测对象区域R的相反侧，来实现这种位置关系。
优选的是，使面板31与面板41之间的间隔比面板31与检测对象区域R之间的间隔远。这是由于，磁场的强度与距离的3次方成反比例地衰减，因此能够使参照线圈42中的信噪比相对于各感测线圈32而言足够小。
更详细地说，参照线圈单元40被配置为参照信号中的标记磁场成分的强度为阈值Th以下。但是，如果为阈值Th以下，则优选将参照线圈单元40以靠近感测线圈单元30的方式配置。这是为了极力降低参照信号中的标记磁场成分，并且使参照线圈42的位置处的环境磁场与感测线圈32的位置处的环境磁场之间的差尽可能小。
将标记磁场成分的阈值Th决定为基于针对胶囊型内窥镜10的位置检测精度而要求的感测线圈32的检测磁场的允许误差以下。作为阈值Th的具体的决定方法，例如能够列举以下方法：求出在检测对象区域R内将标记线圈141(胶囊型内窥镜10)以某个间隔按顺序配置的情况下的所有感测线圈32的检测磁场，将检测值的最小值的几％之类的值设为阈值Th。
再次参照图1，位置检测装置50具备：接收部51，其经由接收天线51a接收从胶囊型内窥镜10发送来的无线信号；操作输入部52，其用于输入针对该位置检测装置50的各种信息、命令；输出部53，其使被该位置检测装置50处理后的各种信息等输出并显示于显示装置等；存储部54；标记磁场检测部55，其对从各感测线圈32输出的检测信号实施各种信号处理；环境磁场检测部56，其对从参照线圈42输出的检测信号实施各种信号处理；运算部57；以及控制部58，其控制这些各部的动作。
在利用胶囊型内窥镜10进行检查时，在被检体100的体表粘贴用于接收从胶囊型内窥镜10发送来的无线信号的多个接收天线51a。接收部51从这些接收天线51a中选择对无线信号而言接收强度最高的接收天线51a，对经由所选择出的接收天线51a接收到的无线信号实施解调处理等，由此获取体内图像的图像数据和关联信息。
操作输入部52由各种按钮、开关、键盘等输入设备、鼠标、触摸面板等指示设备或操纵杆等构成，与用户的输入操作相应地向控制部58输入各种信息、命令。作为由操作输入部52输入的信息或命令，例如能够列举指示胶囊型内窥镜10进行的检查的开始和结束的信息、指示针对胶囊型内窥镜10的位置检测动作的开始和结束的信息等。
输出部53包括液晶、有机EL等各种显示装置，将从操作输入部52输入的各种信息或命令、被检体100的体内图像、拍摄体内图像时的胶囊型内窥镜10的位置信息等以画面显示。
存储部54使用快闪存储器或硬盘等以能够改写的方式保存信息的存储介质以及写入读取装置构成。存储部54存储用于控制部58对位置检测装置50的各部进行控制的各种程序或各种参数、由胶囊型内窥镜10拍摄到的体内图像的图像数据、如后述那样由运算部57计算出的胶囊型内窥镜10的位置信息等。
标记磁场检测部55具备：滤波器部551，其对从各感测线圈32输出的检测信号的波形进行整形；放大部552；A/D转换部553，其通过对检测信号实施A/D转换处理来生成检测数据；以及FFT处理部554，其通过对从A/D转换部553输出的检测数据实施高速傅立叶变换处理(以下为FFT处理)，来提取磁场的振幅和相位等磁场信息。标记磁场检测部55通过对从各感测线圈32输出的检测信号实施上述各处理来获取包括标记磁场成分和环境磁场成分的磁场的检测值(磁场检测值)。
环境磁场检测部56具备：滤波器部561，其对从参照线圈42输出的参照信号的波形进行整形；放大部562；A/D转换部563，其通过对参照信号实施A/D转换处理来生成参照数据；以及FFT处理部564，其通过对从A/D转换部563输出的参照数据实施FFT处理来提取磁场的振幅和相位等磁场信息。环境磁场检测部56通过对从参照线圈42输出的参照信号实施上述各处理来获取环境磁场的检测值(参照磁场检测值。以下为参照值)。
运算部57例如使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成，读入存储部54中存储的程序来进行规定的运算处理。更详细地说，运算部57包括磁场校正部571、位置和方向计算部572以及图像处理部573。
磁场校正部571使用从环境磁场检测部56输出的环境磁场的参照值来校正从标记磁场检测部55输出的磁场检测值，并输出使用校正完成的磁场检测值去除环境磁场的影响后的标记磁场的强度。
位置和方向计算部572基于从磁场校正部571输出的标记磁场的强度来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向(胶囊型内窥镜10的长轴La在X、Y、Z方向上的斜率)。以下，将与胶囊型内窥镜10的位置和方向有关的信息也统称为位置信息。
图像处理部573通过对经由接收部51获取到的图像数据实施白平衡处理、去马赛克、伽马转换、平滑化(噪声去除等)等规定的图像处理来生成显示用的图像数据。将实施图像处理后的图像数据与由位置和方向计算部572计算出的位置信息相关联地存储到存储部54中。
控制部58例如使用CPU(Central Processing Unit)等构成，读入存储部54中存储的程序来进行针对构成位置检测装置50的各部的指示、数据的传送等，并统一控制位置检测装置50的动作。
接着，参照图4来说明位置检测系统1的动作。图4是示出位置检测系统1的动作的流程图。
首先，在步骤S10中，将胶囊型内窥镜10的电源接通。由此，胶囊型内窥镜10使摄像部113开始进行摄像动作，并且驱动磁场产生部14来使标记线圈141产生具有规定的驱动频率的标记磁场。当将该胶囊型内窥镜10导入到被检体100内时，胶囊型内窥镜10一边通过蠕动运动在管腔内移动一边进行摄像并无线发送图像数据。
在步骤S11中，当从操作输入部52对位置检测装置50输入位置检测动作开始的指示信息时，在接下来的步骤S12中，位置检测装置50从胶囊型内窥镜10获取图像数据和关联信息。即，通过利用接收天线51a接收从胶囊型内窥镜10发送来的无线信号并对该无线信号实施解调处理等，来获取与无线信号叠加的体内图像的图像数据等。
在步骤S13中，位置检测装置50获取由感测线圈32检测出的磁场的检测值和由参照线圈42检测出的磁场的检测值。更详细地说，标记磁场检测部55通过从各感测线圈32取入检测信号后实施规定的滤波处理、放大处理、A/D转换处理以及FFT处理，来获取标记磁场的驱动频率成分的强度的检测值Bs。该检测值Bs包括由标记线圈141产生的标记磁场成分Bm和环境磁场成分Bns。
另一方面，环境磁场检测部56通过在与标记磁场检测部55相同的定时从参照线圈42取入参照信号后实施规定的滤波处理、放大处理、A/D转换处理以及FFT处理，来获取标记磁场的驱动频率成分的强度的检测值(参照值)Br。该参照值Br大致由环境磁场成分构成。
在步骤S14中，运算部57使用由环境磁场检测部56获取到的检测值Br来对由标记磁场检测部55获取到的各检测值Bs进行校正。在此，如上述那样视为环境磁场局部相同，因此如果在相同的定时，则各感测线圈32的位置处的环境磁场的强度和方向与参照线圈42的位置处的环境磁场的强度和方向大致相等。因此，能够使用由参照线圈42检测出的参照值Br对由感测线圈32检测出的磁场中包含的环境磁场成分Bns进行近似(Bns≈Br)。因而，能够通过下面的式(1)来求出去除环境磁场的影响后的标记磁场成分(强度)Bm。
Bm＝Bs-Br…(1)
在接下来的步骤S15中，运算部57基于步骤S14中校正后的检测值、即去除环境磁场的影响后的标记磁场成分Bm来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向。
在步骤S16中，运算部57使由位置和方向计算部572计算出的胶囊型内窥镜10的位置和方向(位置信息)与由图像处理部573实施图像处理后的图像数据相关联地存储到存储部54中。
在步骤S17中，控制部58判定来自胶囊型内窥镜10的无线发送是否已停止，或者判定是否从操作输入部52对位置检测装置50输入了位置检测动作结束的指示信息。此外，胶囊型内窥镜10继续进行图像数据的无线发送以及标记磁场的产生，直到电源部15被断开或电池断电为止。
在不停止无线发送或者没有输入位置检测动作结束的指示信息的情况下(步骤S17：“否”)，位置检测系统1的动作返回到步骤S12。另一方面，在停止无线发送或者输入了位置检测动作结束的指示信息的情况下(步骤S17：“是”)，位置检测系统1的动作结束。
如以上所说明的那样，根据实施方式1，使用由参照线圈42检测出的磁场的检测值(参照值)来校正由感测线圈32检测出的磁场的检测值，因此能够获取去除环境磁场的影响后的标记磁场的强度。因而，通过基于这种标记磁场的强度来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向，能够精度良好地检测胶囊型内窥镜10的位置和方向。
(变形例1-1)
接着，对本发明的实施方式1的变形例1-1进行说明。
图5是示出本发明的实施方式1的变形例1-1所涉及的位置检测系统的结构的一部分的示意图。
为了提高胶囊型内窥镜10的位置检测精度，也可以将图3所示的感测线圈32的一部分或全部变更为三轴线圈。例如在图5所示的感测线圈单元30A中，在面板31的四个角附近设置有能够以三维的方式检测磁场的线圈组33。各线圈组33包括中心轴32a分别平行于X方向、Y方向、Z方向的三个感测线圈32X、32Y、32Z。各感测线圈32X、32Y、32Z检测各自的中心轴32a的方向上的磁场并输出检测信号。此外，各感测线圈32X、32Y、32Z的结构与图3所示的感测线圈32相同。
在该情况下，在输出参照信号的参照线圈单元40A中，也与感测线圈32X、32Y、32Z的朝向相应地配置中心轴42a分别平行于X方向、Y方向、Z方向的三个参照线圈42X、42Y、42Z。各参照线圈42X、42Y、42Z检测中心轴42a的方向上的环境磁场并输出参照信号。此外，各参照线圈42X、42Y、42Z的结构与图3所示的参照线圈42相同。
各参照线圈42X、42Y、42Z优选以相对于中心轴C对称(线对称或点对称)的方式配置。在图5中，将参照线圈42X、42Y、42Z配置在穿过中心轴C的面板41的中心线上。更优选的是，将这些参照线圈42X、42Y、42Z以靠近中心轴C的方式配置。这是由于，如果在中心轴C上，则参照线圈42X、42Y、42Z与各感测线圈之间的距离大致相同，不存在突出地近或远的感测线圈，因此即使环境磁场发生了局部的变化，也能够抑制该变化的影响。
在这样配置线圈组33的情况下，在步骤S14(参照图4)中校正磁场的检测值Bs时，使用从朝向与感测线圈32X、32Y、32Z的朝向分别相同的方向的参照线圈42输出的参照信号的检测值(参照值)Br来进行运算。即，对基于感测线圈32X的磁场的检测值Bs减去基于参照线圈42X的磁场的检测值Br。对于感测线圈32Y、32Z也同样。由此，能够进行与环境磁场的方向相应的校正。
(变形例1-2)
接着，对本发明的实施方式1的变形例1-2进行说明。
关于参照线圈单元40的配置，如果能够使针对标记磁场的各参照线圈42中的信噪比小于各感测线圈32中的相应的信噪比，则并不限定于上述的实施方式1，能够进行各种配置。
例如，也可以将参照线圈单元40相对于检测对象区域R配置在感测线圈单元30的相反侧(在图1中为检测对象区域R的上侧)。
或者，也可以将参照线圈42配置在感测线圈单元30的面板31上。在该情况下，配置为相对于将检测对象区域R投影到面板31上的区域，参照线圈42处于感测线圈32的外侧。
(实施方式2)
接着，对本发明的实施方式2进行说明。
图6是示出本发明的实施方式2所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图6所示，实施方式2所涉及的位置检测系统2具备胶囊型内窥镜10、感测线圈单元30A、参照线圈单元40B以及位置检测装置60。其中，胶囊型内窥镜10和感测线圈单元30A的结构和动作与实施方式1及其变形例1-1相同。
参照线圈单元40B具备面板41以及配置在该面板41上的多个(在图6中是2个)线圈组43a、43b。各线圈组43a、43b由各自的中心轴42a平行于X方向、Y方向、Z方向的三个参照线圈42X、42Y、42Z形成。
多个线圈组43a、43b被配置为相对于中心轴C对称。由此，如后述那样易于选择与检测对象区域R内的胶囊型内窥镜10的位置相应的线圈组43a、43b。
位置检测装置60具备控制部61和环境磁场检测部62来分别代替图1所示的控制部58和环境磁场检测部56。其中，控制部61具备参照线圈选择部611，该参照线圈选择部611从多个线圈组43a、43b中选择用于校正由感测线圈单元30A检测出的磁场的检测值的线圈组。
环境磁场检测部62从由参照线圈选择部611选择出的线圈组中包含的各参照线圈42取入检测信号，并对这些检测信号实施规定的处理，由此获取所选择出的线圈组的位置处的环境磁场的检测值。此外，针对检测信号的处理与实施方式1相同。
接着，对位置检测系统2的动作进行说明。位置检测系统2的动作整体上与实施方式1(参照图4)相同，步骤S13中的详细的动作与实施方式1不同。
即，在步骤S12之后的步骤S13中，位置检测装置60获取由感测线圈单元30A检测出的磁场的检测值和由参照线圈单元40B检测出的磁场的检测值。此时，参照线圈选择部611基于之前检测出的胶囊型内窥镜10的位置信息来从线圈组43a、43b中选择位置相距胶囊型内窥镜10最远的线圈组。换句话说，选择标记线圈141产生的标记磁场的影响最少的线圈组。例如在图6的情况下，选择相距胶囊型内窥镜10远处的线圈组43b。
环境磁场检测部62通过从所选择出的线圈组43b中包含的参照线圈42X、42Y、42Z取入检测信号(参照信号)后实施规定的处理，来获取X、Y、Z各方向上的磁场的参照值。在这些参照值中，与未被选择的线圈组43a相比，标记磁场成分最少，环境磁场成分最多。即，信噪比低。此外，标记磁场检测部55的动作与实施方式1相同。
在接下来的步骤S14中，运算部57使用步骤S13中获取到的参照值来校正由感测线圈单元30A检测出的磁场的检测值。步骤S15以后的动作与实施方式1和变形例1-1相同。
在此，如上述那样，虽然环境磁场的局部的变化少，但感测线圈单元30A与参照线圈单元40B相距越远，则两者之间的环境磁场的相关性越小，强度、方向产生差异的可能性越大。其结果，可能有通过式(1)求出的标记磁场成分Bm的误差变大的问题。因此，参照线圈单元40B优选以尽可能地靠近感测线圈单元30A的方式配置。另一方面，当使参照线圈单元40B靠近感测线圈单元30A时，参照线圈单元40B还靠近检测对象区域R，因此可能有各参照线圈42X、42Y、42Z容易检测到标记磁场，从而通过式(1)求出的标记磁场成分Bm的信噪比降低的问题。
因此，在本实施方式2中，着眼于参照线圈42X、42Y、42Z的位置处的标记磁场的强度与标记线圈141同参照线圈42X、42Y、42Z之间的相对的位置相应地变化的情况，通过选择位置相距胶囊型内窥镜10最远的参照线圈42X、42Y、42Z(在图6的情况下为线圈组43b)来减少参照值中包含的标记磁场成分。通过使用这种参照值来校正感测线圈32的检测值，能够从该检测值中适当地去除环境磁场成分。
如以上所说明的那样，根据实施方式2，能够抑制由各参照线圈42X、42Y、42Z检测出的标记磁场，并且能够将参照线圈单元40B以靠近感测线圈单元30A的方式配置。因而，能够维持胶囊型内窥镜10的位置检测精度，并且能够使位置检测系统小型化。
(变形例2-1)
接着，对本发明的实施方式2的变形例2-1进行说明。
在图6所示的位置检测系统2中，参照线圈42X、42Y、42Z检测的标记磁场的朝向也与同标记线圈141之间的相对的位置相应地变化。因此，参照线圈选择部611也可以基于之前检测出的胶囊型内窥镜10的朝向的信息来从线圈组43a、43b中选择接下来要取入参照信号的线圈单元。在该情况下，参照线圈选择部611选择相距标记线圈141的中心轴141a的延长线最远的线圈组。这是由于标记磁场在标记线圈141的中心轴141a的延长线上最强。
(变形例2-2)
接着，对本发明的实施方式2的变形例2-2进行说明。
参照线圈选择部611也可以基于之前获取到的参照值来选择接下来要取入参照信号的线圈组。在该情况下，参照线圈选择部611选择X、Y、Z这三个方向上的参照值的总和或代表值(最大值、最小值等)最小的线圈组。或者，也可以选择参照值的总和或代表值为规定的阈值以下的线圈组。
(变形例2-3)
接着，对本发明的实施方式2的变形例2-3进行说明。
在如实施方式1(图1)那样以使多个感测线圈32的朝向一致的方式配置的情况下，在参照线圈单元侧配置多个朝向与感测线圈32的朝向相同的参照线圈42，并且由参照线圈选择部611选择一个要取入参照信号的参照线圈42即可。参照线圈42的选择方法与实施方式2、变形例2-1或变形例2-2相同。
(实施方式3)
接着，对本发明的实施方式3进行说明。
图7是示出本发明的实施方式3所涉及的位置检测系统的结构的一部分的示意图。如图7所示，相对于实施方式1所涉及的位置检测系统1(参照图3)，在实施方式3所涉及的位置检测系统3中，在感测线圈单元30与参照线圈单元40之间还设置有磁屏蔽件63。磁屏蔽件63是由铁、镍等强磁性体构成的板状的构件，针对参照线圈单元40屏蔽由胶囊型内窥镜10(标记线圈141)产生的标记磁场。
在此，如上述那样，感测线圈单元30与参照线圈单元40优选尽可能靠近地配置，但另一方面，当使参照线圈单元40靠近感测线圈单元30时，参照线圈单元40还靠近检测对象区域R，因此产生参照线圈42容易检测到标记磁场这样的问题。
因此，在本实施方式3中，通过设置磁屏蔽件63来对参照线圈42屏蔽标记磁场。由此，能够使参照线圈42检测不到标记磁场而将参照线圈单元40以靠近感测线圈单元30的方式配置。其结果，不需要将参照线圈单元40配置在相距检测对象区域R足够远的位置，因此能够使位置检测系统3小型化。
(实施方式4)
接着，对本发明的实施方式4进行说明。
图8是示出本发明的实施方式4所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图8所示，实施方式4所涉及的位置检测系统4具备位置检测装置70来代替图1所示的位置检测装置50。此外，位置检测系统4的除位置检测装置70以外的各部的结构与实施方式1相同。
位置检测装置70具备运算部71，相对于图1所示的运算部57，该运算部71还具有校正系数计算部711。位置检测装置70的除运算部71以外的各部的结构和动作与实施方式1相同。
在此，一般地，虽然环境磁场的局部的变化少，但感测线圈32与参照线圈42之间相距越远，则两者之间的环境磁场的相关性越小，环境磁场的强度、方向产生差异的可能性越大。另外，在感测线圈32、参照线圈42的附近存在金属等干扰物的情况下，还有可能在该干扰物的周围环境磁场大幅地变化。或者，即使在如实施方式3那样设置磁屏蔽件的情况下，也有时由于磁屏蔽件的设置位置、朝向而周围的环境磁场受到影响。在这些情况下，基于从参照线圈42取入的参照信号的参照值Br不能视为与感测线圈32的位置处的环境磁场成分Bns相等。因此，在基于式(1)的校正处理中，不能根据由感测线圈32检测出的磁场的检测值来适当地抵消环境磁场成分，从而导致胶囊型内窥镜10的位置检测精度降低。
因此，在本实施方式4中，在运算部71中设置校正系数计算部711，预先获取为基于感测线圈32的环境磁场与参照线圈42的环境磁场之间的差异的校正系数，并使用该校正系数来校正由感测线圈32检测出的磁场的检测值。
图9是示出位置检测系统4的动作的流程图。
首先，在进行使用胶囊型内窥镜10的检查之前，在步骤S20中，运算部71获取感测线圈32的环境磁场的检测值与参照线圈42的环境磁场的检测值之间的比来作为校正系数。在没有产生标记磁场的状态下，例如在将胶囊型内窥镜10的电源断开的状态或胶囊型内窥镜10不存在于检测对象区域R的状态下进行该校正系数的获取。
更详细地说，运算部71以与上述的步骤S13同样的方式获取由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs0和由参照线圈42检测出的磁场的检测值Br0。这些检测值Bs0、Br0分别表示感测线圈32的位置处的环境磁场的强度和参照线圈42的位置处的环境磁场的强度。校正系数计算部711计算这些检测值Bs0、Br0的比Bs0/Br0，并将该比作为校正系数K存储到存储部54中。对各感测线圈32执行这种校正系数K的计算。
在此，例如可以在位置检测装置70的电源被接通时自动执行校正系数K的获取。或者也可以对操作输入部52设置用于输入校准的指示的操作开关，用户通过随时操作该操作开关来执行校正系数K的获取。接下来的步骤S10～S13的动作与实施方式1相同。
在步骤S13之后的步骤S21中，磁场校正部571使用针对每个感测线圈32的校正系数K来校正由标记磁场检测部55获取到的检测值Bs。通过下面的式(2)来求出校正后的检测值、即去除环境磁场的影响后的标记磁场成分Bm。
Bm＝Bs-K·Br…(2)
即，通过对磁场的检测值Br乘以校正系数K来使参照线圈42的位置处的环境磁场的强度与感测线圈32的位置处的环境磁场的强度一致。接下来的步骤S15～S17的动作与实施方式1相同。
如以上所说明的那样，根据实施方式4，在使用预先获取到的校正系数K抑制感测线圈32的位置处的环境磁场与参照线圈42的位置处的环境磁场之间的差异之后，从由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs中去除环境磁场的影响，因此能够进一步提高胶囊型内窥镜10的位置检测精度。
此外，在步骤S20中，也可以针对多个感测线圈32中的一个(例如中央的感测线圈32)只计算一个校正系数K。在该情况下，在步骤S21中，使用一个校正系数K来校正所有感测线圈32的磁场检测值。这在虽然感测线圈单元30与参照线圈单元40之间的距离远但各单元30、40的环境磁场之间的偏差小的情况下是有效的。
或者，也可以将多个感测线圈32分为多个区域，针对每个区域计算一个校正系数K。在该情况下，针对一个区域内的感测线圈32的磁场检测值使用针对该区域计算出的校正系数来进行校正。这具有在感测线圈32的数量多的情况下能够使校正系数K的计算处理简单化这样的优点。
(变形例4-1)
接着，对本发明的实施方式4的变形例4-1进行说明。
上述的实施方式4也可以应用于实施方式1的变形例1-1(参照图5)。在该情况下，根据将各线圈组33中包含的感测线圈32X、32Y、32Z的各方向的磁场的检测值作为成分的矢量的大小(绝对值)和将参照线圈42X、42Y、42Z的各方向的磁场的检测值作为成分的矢量的大小来计算校正系数即可。
或者，也可以在各线圈组33内的感测线圈32X、32Y、32Z与朝向分别同这些感测线圈的朝向相同的参照线圈42X、42Y、42Z之间计算校正系数，并且按照X、Y、Z各方向校正感测线圈32X、32Y、32Z的磁场的检测值。
根据本变形例4-1，在由于干扰物等的影响而导致不只环境磁场的强度发生了变化、方向也发生了变化的情况下，也能够使用参照线圈42X、42Y、42Z的磁场的检测值(参照值)和校正系数来准确地估计感测线圈32X、32Y、32Z的位置处的环境磁场的强度和方向。因而，能够精度良好地检测胶囊型内窥镜10的位置。
(变形例4-2)
接着，对本发明的实施方式4的变形例4-2进行说明。
图10是示出变形例4-2所涉及的位置检测系统的各部的动作定时的图。如图10所示，在胶囊型内窥镜10中，也可以对标记线圈141间歇性地通电来使其驱动，由此使标记线圈141间歇性地产生交变磁场。在该情况下，在标记磁场断开的期间内获取校正系数K，在标记磁场接通的期间内，使用之前获取到的校正系数K来校正由感测线圈32检测出的磁场的检测值。
例如考虑如图10所示那样每隔时间ΔT切换标记磁场的接通/断开的情况。在以下的说明中，期间T1、T2、T3、T4的长度均为ΔT。在标记磁场断开的期间T1内，运算部71根据由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs(1)和基于参照线圈42的环境磁场的检测值Br(1)，来计算校正系数K(1)＝Bs(1)/Br(1)。
在接下来的期间T2内，标记磁场接通。在此期间，运算部71根据由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs(2)、基于参照线圈42的环境磁场的检测值Br(2)以及之前计算出的校正系数K(1)，来计算通过上述的式(2)求出的标记磁场成分Bm(2)。进一步，运算部71基于标记磁场成分Bm(2)来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向。
在接下来的期间T3内，标记磁场断开。在此期间，运算部71根据由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs(3)和基于参照线圈42的环境磁场的检测值Br(3)，来计算校正系数K(3)＝Bs(3)/Br(3)。
在接下来的期间T4内，标记磁场接通。在此期间，运算部71根据由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs(4)、基于参照线圈42的环境磁场的检测值Br(4)以及之前计算出的校正系数K(3)，来计算通过式(2)求出的标记磁场成分Bm(4)，进而计算胶囊型内窥镜10的位置和方向。
通过反复进行这种动作，校正系数K(i)(i＝1、2、…)每隔期间2ΔT被更新，在标记磁场接通的期间内，进行始终使用最新的校正系数K(n)的运算。由此，即使环境磁场随时间经过发生变化，也能够将由该变化引起的影响抑制为最小限度。因而，能够精度良好地从由感测线圈32检测出的磁场的检测值Bs(i)中去除环境磁场成分Bns(i)，从而能够使胶囊型内窥镜10的位置检测精度提高。
另外，根据本变形例4-2还能够得到以下效果：通过间歇性地驱动标记线圈141，能够抑制胶囊型内窥镜10中的电力消耗。
(变形例4-3)
接着，对本发明的实施方式4的变形例4-3进行说明。
与变形例4-2不同，在连续地驱动标记线圈141的情况下，也可以如以下的例(1)～(4)那样设定获取校正系数K的定时。
(1)在胶囊型内窥镜10进行的检查开始之后，使被导入了胶囊型内窥镜10的被检体100暂时远离检测对象区域R。例如，也可以对床20设置滑动式的移动机构，在变换被检体100的体位时等使床20滑动，来使被检体100从检测对象区域R退避。在此期间获取校正系数K。
(2)在检测对象区域R与感测线圈单元30之间暂时插入磁屏蔽件，来对感测线圈单元30屏蔽标记磁场。在此期间获取校正系数K。
(3)在检测对象区域R与感测线圈单元30之间配置能够抵消标记磁场的抵消线圈，并且定期或随时地对该抵消线圈在短路与开路之间进行切换。而且，在抵消线圈为短路的期间获取校正系数K。
(4)只针对配置于面板31上的多个感测线圈32中的、与胶囊型内窥镜10的位置相应地变化的标记磁场的强度大致为零的感测线圈32逐次更新校正系数K。
(变形例4-4)
接着，对本发明的实施方式4的变形例4-4进行说明。
在使用胶囊型内窥镜的检查开始之后，也可以在将胶囊型内窥镜引导到感测线圈32和参照线圈42不能检测出标记磁场的位置或检测值为阈值Th(参照实施方式1)以下的位置之后获取校正系数K。以下，对能够进行胶囊型内窥镜的引导操作的位置检测系统进行说明。
图11是示出变形例4-4所涉及的位置检测系统的结构的示意图。图11所示的位置检测系统5具备胶囊型内窥镜10A、感测线圈单元30、参照线圈单元40、位置检测装置85以及产生用于引导胶囊型内窥镜10A的磁场的引导用磁场产生部80。其中，感测线圈单元30和参照线圈单元40的结构和动作与实施方式1相同。
图12是示出胶囊型内窥镜10A的内部结构的一例的示意图。相对于图2所示的胶囊型内窥镜10，胶囊型内窥镜10A在内部固定配置有永磁体16。永磁体16例如被配置为磁化方向与胶囊型内窥镜10A的长轴La正交。永磁体16追随从外部施加的磁场而进行动作。其结果，实现引导用磁场产生部80对胶囊型内窥镜10A的引导。
图13是示出引导用磁场产生部80的结构例的示意图。如图13所示，引导用磁场产生部80在包括检测对象区域R的空间内生成用于使胶囊型内窥镜10A的位置和方向变化的引导磁场。更详细地说，引导用磁场产生部80具备产生磁场的体外永磁体81以及使该体外永磁体81的位置和姿势变化的磁体驱动部82。
体外永磁体81优选由具有长方体形状的棒磁体构成，将胶囊型内窥镜10A约束在与平行于自身的磁化方向的四个面中的一个面PL对置的区域内。
磁体驱动部82具有平面位置变更部821、铅直位置变更部822、仰角变更部823以及转动角变更部824。平面位置变更部821使体外永磁体81在XY面内平移。铅直位置变更部822使体外永磁体81沿Z方向平移。仰角变更部823使体外永磁体81在包括体外永磁体81的磁化方向的铅直面内绕Yc轴旋转。转动角变更部824使体外永磁体81相对于穿过体外永磁体81的中心的铅直方向的轴旋转。
利用这种磁体驱动部82使体外永磁体81移动和旋转，由此被约束在体外永磁体81产生的磁场中的胶囊型内窥镜10A在被检体100内移动，使摄像视野FV(参照图12)的方向变化。
位置检测装置85具备包括引导用磁场控制部861的控制部86。引导用磁场控制部861按照从操作输入部52输入的操作信号生成用于控制磁体驱动部82的控制信息后输出。
在位置检测系统5中获取校正系数K时，对操作输入部52进行操作，来将胶囊型内窥镜10A引导到感测线圈32和参照线圈42所检测的标记磁场为最小或阈值Th以下的位置。此外，此时的胶囊型内窥镜10A的位置在胶囊型内窥镜10A的检查开始前预先决定。在此，在胶囊型内窥镜10A的引导过程中，胶囊型内窥镜10A内的永磁体16、引导用磁场产生部80的体外永磁体81运动，因此感测线圈32和参照线圈42检测包括这些永磁体的磁场成分的磁场。然而，能够利用标记磁场检测部55来只将标记磁场成分从检测出的磁场中提取出，因此获取在该状态下由感测线圈32和参照线圈42检测出的磁场的检测值并计算校正系数K即可。
(实施方式5)
接着，对本发明的实施方式5进行说明。
图14是示出本发明的实施方式5所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图14所示，实施方式5所涉及的位置检测系统6具备胶囊型内窥镜10、感测线圈单元30以及位置检测装置90。其中，胶囊型内窥镜10的结构和动作与实施方式1相同。另外，感测线圈单元30的结构与实施方式1相同，但在实施方式5中，将从感测线圈单元30所具备的各感测线圈32输出的检测信号还作为参照信号来使用。
位置检测装置90具备控制部91和环境磁场检测部92来分别代替图1所示的控制部58和环境磁场检测部56。控制部91具有线圈选择部911，该线圈选择部911从多个感测线圈32中选择用于取入作为参照信号使用的检测信号的线圈。另外，环境磁场检测部92从由线圈选择部911选择出的感测线圈32取入检测信号，并获取所选择出的感测线圈32的位置处的环境磁场的检测值。此外，位置检测装置90的除控制部91和环境磁场检测部92以外的各部的结构和动作与实施方式1相同。
接着，对位置检测系统6的动作进行说明。位置检测系统6的动作整体上与实施方式1(参照图4)相同，步骤S13中的详细的动作与实施方式1不同。
在步骤S12之后的步骤S13中，位置检测装置90获取由感测线圈单元30检测出的磁场的检测值。此时，线圈选择部911基于之前检测出的胶囊型内窥镜10的位置信息来从多个感测线圈32中选择位置相距胶囊型内窥镜10最远的感测线圈32。换句话说，选择标记线圈141产生的标记磁场的影响最少的感测线圈32。
环境磁场检测部92通过从所选择出的感测线圈32取入检测信号(参照信号)后实施规定的处理来获取磁场的参照值。此外，针对检测信号的处理与实施方式1相同。在该参照值中，与未被选择的感测线圈32相比，标记磁场成分最少，环境磁场成分最多。即，信噪比低。此外，标记磁场检测部55的动作与实施方式1相同。
在接下来的步骤S14中，运算部57使用步骤S13中获取到的参照值对由感测线圈单元30的各感测线圈32中的除步骤S13中选择出的感测线圈32以外的感测线圈32检测出的磁场的检测值进行校正。步骤S15以后的动作与实施方式1相同。
如以上所说明的那样，根据实施方式5，不需要设置用于获取参照信号的专用的参照线圈单元，因此能够使位置检测系统的结构简单化。
另外，在实施方式5中，将感测线圈单元30内的一个感测线圈32作为参照使用，因此与另行设置参照线圈单元的情况相比，被作为参照使用而选择的感测线圈32的环境磁场与除此以外的感测线圈32的环境磁场之间的相关性大。因而，能够减小通过式(1)求出的标记磁场成分Bm的误差。此时，选择位置相距标记线圈141最远的感测线圈32来作为参照使用，由此能够减少参照值中包含的标记磁场成分，能够抑制通过式(1)求出的标记磁场成分Bm的信噪比降低。
此外，在实施方式5中也与变形例1-1同样地，可以将感测线圈32的一部分或全部变更为三轴线圈(参照图5)。在该情况下，在选择三轴线圈(线圈组33)来作为取入参照信号的线圈时，环境磁场检测部92也可以从线圈组33中包含的各感测线圈32X、32Y、32Z取入检测信号(参照信号)，并获取X、Y、Z各方向的磁场的参照值。
(实施方式6)
图15是示出本发明的实施方式6所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图15所示，实施方式6所涉及的位置检测系统201具备：胶囊型内窥镜10；检测线圈单元230，其设置于用于载置被检体100的床20的下方；参照线圈单元240，其设置于该检测线圈单元230的附近；以及位置检测装置250，其检测胶囊型内窥镜10的位置。在本实施方式6中，将参照线圈单元240配置在了检测线圈单元230的下方。
图16是图15所示的检测线圈单元230和参照线圈单元240的放大图。检测线圈单元230和参照线圈单元240以使中心对准检测对象区域R的铅直方向的中心轴AZ的方式配置。
检测线圈单元230具有以平行于床20的上表面的方式配置的平面状的面板31以及配置于该面板31的主面上的多个(在图16中是9个)检测线圈Csn(n＝1、2、…、N；在图16中N＝9)。各检测线圈Csn例如是具有开口直径为30mm～40mm左右、高度为5mm左右的尺寸的螺旋弹簧状的筒型线圈。各检测线圈Csn接收胶囊型内窥镜10的标记线圈(磁场产生线圈)141产生的标记磁场并输出检测信号。
在面板31上，多个检测线圈Csn以各自的中心轴As平行于Z方向的方式配置为矩阵状。在本实施方式6中，关于多个检测线圈Csn的配置也同样，并没有特别地限定，但优选配置为相对于面板31的中心对称(线对称或旋转对称)。由此，多个检测线圈Csn相对于检测对象区域R的中心轴AZ对称。
参照线圈单元240具有以平行于面板31的方式配置的平面状的面板41以及配置于该面板41的主面上的参照线圈Ce。参照线圈Ce是与检测线圈Csn同样的筒型线圈，检测包括标记磁场的检测空间的该位置检测系统201的设置环境中存在的环境磁场并输出检测信号。以下，将参照线圈Ce输出的检测信号称为参照信号。参照线圈Ce与检测线圈Csn同样，被配置为中心轴Ae平行于Z方向。
参照线圈Ce优选以靠近面板41的中心(即中心轴AZ的延长线上)的方式配置。这是由于，如果在面板41的中心，则参照线圈Ce与各检测线圈Csn之间的距离大致相等，而不存在相对于参照线圈Ce极近或极远的检测线圈Csn。
接着，对检测线圈单元230与参照线圈单元240之间的位置关系进行说明。检测线圈单元230被配置在检查中的被检体100的附近，以使针对由胶囊型内窥镜10产生的标记磁场的信噪比变高。在实施方式6中，检测线圈单元230被配置在床20的下方。
另外，参照线圈单元240检测各检测线圈Csn的位置处的环境磁场，因此参照线圈单元240优选以尽可能地靠近检测线圈单元230的方式配置。在图16中，参照线圈单元240配置在检测线圈单元230的正下方。优选的是，配置检测线圈Csn的面板31与配置参照线圈Ce的面板41之间的距离短。
再次参照图15，位置检测装置250具备接收部51、操作输入部52、输出部53、存储部54、标记磁场检测部255、环境磁场检测部256、运算部257、以及控制这些各部的动作的控制部58，其中，标记磁场检测部255对从各检测线圈Csn输出的检测信号实施各种信号处理，环境磁场检测部256对从参照线圈Ce输出的参照信号实施各种信号处理。
标记磁场检测部255具备对从各检测线圈Csn输出的检测信号进行处理的多个信号处理通道。各信号处理通道具有：放大部2551，其对检测信号进行放大；A/D转换部2552，其对检测信号实施A/D转换处理；以及FFT处理部2553，其对从A/D转换部2552输出的数字的检测信号实施FFT处理。
环境磁场检测部256具有：放大部2561，其对从参照线圈Ce输出的参照信号进行放大；A/D转换部2562，其对参照信号实施A/D转换处理；以及FFT处理部2563，其对从A/D转换部2562输出的数字的参照信号实施FFT处理。
运算部257例如使用CPU等构成，读入存储部54中存储的程序来进行规定的运算处理。更详细地说，运算部257包括磁场校正部2571、位置和方向计算部2572以及图像处理部573。
磁场校正部2571使用从环境磁场检测部256输出的参照信号来对从标记磁场检测部255的各信号处理通道输出的检测信号的输出值进行校正，由此输出去除环境磁场的影响后的标记磁场成分的值(校正值)。
图17是示出磁场校正部2571的结构的框图。磁场校正部2571具备与检测线圈Csn对应的多个通道Chn(n＝1、2、…、N)。各通道Chn执行以下处理：使用从环境磁场检测部256输出的参照信号对从检测线圈Csn输出并在标记磁场检测部255的对应的信号处理通道中实施规定的信号处理后的检测信号进行校正。
详细地说，各通道Chn具备检测线圈环境磁场提取部1a、参照线圈环境磁场提取部1b、参照线圈环境磁场计算部1c、环境磁场比率计算部1d、检测线圈环境磁场计算部1e以及标记磁场成分计算部1f。
检测线圈环境磁场提取部(第一滤波器)1a通过对检测信号Sm实施高通(低频去除)滤波处理来提取检测信号Sm中包含的环境磁场成分(第一频带成分)，输出该环境磁场成分的值(第一值)Es。
参照线圈环境磁场提取部(第二滤波器)1b通过对参照信号Sr实施高通滤波处理来提取参照信号Sr中包含的环境磁场成分(第一频带成分)，输出该环境磁场成分的值(第二值)Er。
参照线圈环境磁场计算部(第三滤波器)1c通过对参照信号Sr实施截止频率与参照线圈环境磁场提取部1b中的截止频率不同的高通滤波处理来提取环境磁场成分(第二频带成分)，并计算该环境磁场成分的值(第三值)Er’。
环境磁场比率计算部1d计算由检测线圈环境磁场提取部1a提取出的环境磁场成分的值Es与由参照线圈环境磁场提取部1b提取出的环境磁场成分的值Er之间的比率κ。
检测线圈环境磁场计算部1e根据比率κ和从参照线圈环境磁场计算部1c输出的环境磁场成分的值Er’来计算检测信号Sm中包含的环境磁场成分的值Es’。
标记磁场成分计算部1f通过从检测信号Sm的输出值减去环境磁场成分的值Es’来计算检测信号Sm中包含的标记磁场成分的值Ms。
再次参照图15，位置和方向计算部2572基于从磁场校正部2571的各通道Chn输出的标记磁场成分的值Ms来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向(胶囊型内窥镜10的长轴La在X、Y、Z方向上的斜率)。以下，将与胶囊型内窥镜10的位置和方向有关的信息还统称为位置信息。
接着，对本实施方式6中的位置检测方法进行说明。图18～图20是用于说明本实施方式6中的位置检测方法的曲线图。其中，图18的(a)和图19的(a)示出从不同的两个检测线圈Csn输出的检测信号Sm中分别包含的标记磁场成分的值Ms，图18的(b)和图19的(b)示出该检测信号中分别包含的环境磁场成分的值Es，图18的(c)和图19的(c)示出该检测信号Sm的输出值(标记磁场成分的值Ms与环境磁场成分的值Es的和)。图20的(a)示出从参照线圈Ce输出的参照信号Sr中包含的标记磁场成分的值Mr，图20的(b)示出该参照信号中包含的环境磁场成分的值Er，图20的(c)示出参照信号Sr的输出值(标记磁场成分的值Mr与环境磁场成分的值Er的和)。
在此，为了对检测信号Sm进行精度良好的校正，优选如图16所示那样将参照线圈单元240以尽可能地靠近检测线圈单元230的方式配置，来提高检测线圈Csn的位置处的环境磁场与参照线圈Ce的位置处的环境磁场的相关性。但是，在该情况下，如图20所示，参照线圈Ce除了检测出环境磁场以外，还检测出检测线圈Csn附近的标记磁场。
如图18和图19所示，从检测线圈Csn输出的检测信号Sm中包含的标记磁场成分的值Ms根据检测线圈Csn的位置的不同而大不相同。另外，频率越高，各检测信号Sm中的标记磁场成分的值Ms越小。
另一方面，检测信号Sm中包含的环境磁场成分的值Es与检测线圈Csn的位置无关地大致固定。另外，各检测信号Sm中的环境磁场成分的值Es与频率的高低无关地大致固定。
这种标记磁场成分和环境磁场成分的倾向如图20所示那样在参照信号Sr中也相同。因此，在本实施方式6中，利用标记磁场的频率与环境磁场的频率之间的不同对检测信号Sm和参照信号Sr实施高通滤波处理，由此将标记磁场成分与环境磁场成分分离。然后，使用去除了参照信号Sr中包含的标记磁场成分后的环境磁场成分的值来进行检测信号Sm的输出值的校正。
以下，详细地说明各通道Chn中的处理。首先，磁场校正部2571将根据胶囊型内窥镜10的运动而决定的标记磁场的最大频率Fmax设定为检测线圈环境磁场提取部1a和参照线圈环境磁场提取部1b中的截止频率。
检测线圈环境磁场提取部1a针对检测信号Sm通过以上述最大频率Fmax为截止频率实施高通滤波处理来提取环境磁场成分。
另外，参照线圈环境磁场提取部1b针对参照信号Sr通过以上述最大频率Fmax为截止频率实施高通滤波处理来提取环境磁场成分。
然后，环境磁场比率计算部1d计算从检测信号Sm中提取出的环境磁场成分的值Es与从参照信号Sr中提取出的环境磁场成分的值Er之间的比率κ。优选的是，将从检测信号Sm中提取出的高频带成分的值的标准偏差σEs与从参照信号Sr中提取出的高频带成分的值的标准偏差σEs之间的比σEs/σEs设为比率κ。
在此，参照图21来说明将检测线圈环境磁场提取部1a和参照线圈环境磁场提取部1b中的截止频率设定为最大频率Fmax的理由。图21是示出从检测线圈Csn或参照线圈Ce输出的检测信号Sm或参照信号Sr的输出值OS的曲线图。
考虑通过对磁场的检测信号Sm或参照信号Sr实施高通滤波处理来提取环境磁场成分的情况。当将环境磁场假定为白噪声时，如图21的(a)、(b)所示，通过实施高通滤波处理而被截止的(减少的)环境磁场成分(相当于区域p2的面积)相对于所有环境磁场成分(相当于区域p1的面积)的比率由截止频率Fc决定。
另外，如图21的(b)、(c)所示，在截止频率Fc相同的情况下，环境磁场的减少成分相对于所有环境磁场成分的比率与标记磁场的大小无关地大致固定。即，如果截止频率Fc相同，则在多个检测信号和参照信号之间，环境磁场的减少成分的比率固定，因此环境磁场的减少成分不会对从检测信号中提取的环境磁场成分与从参照信号中提取的环境磁场成分之间的比率κ产生影响。因此，通过将标记磁场的残留成分为零的最大频率Fmax设为截止频率Fc，能够准确地计算比率κ。
此外，在实际检测磁场时，除了混入环境磁场以外，还混入由硬件引起的噪声等比环境磁场小的噪声成分。为了忽略这种小的噪声成分，也可以使用通过滤波处理而提取出的频带成分的值的标准偏差来作为环境磁场成分的值。
能够使用根据胶囊型内窥镜10的位置检测结果获取的胶囊型内窥镜10的最大移动速度v来计算该最大频率Fmax。在此，通过下面的式(3)求出以标记磁场的频率f为变量的胶囊型内窥镜10的位移G(f)。
G(f)＝v/(2πf)2…(3)
在该式(3)中，将位移G足够小的频率f决定为最大频率Fmax。实际上，将能够容许的位置误差的上限预先设定为阈值，并且求出位移G为阈值以下的频率f即可。
另一方面，磁场校正部2571将小于上述最大频率Fmax的频率Fc(Fc<Fmax)设定为参照线圈环境磁场计算部1c中的截止频率。参照线圈环境磁场计算部1c针对参照信号Sr通过以该截止频率Fc实施高通滤波处理来计算环境磁场成分的值Er’。
在此，参照图21来说明计算环境磁场成分的值Er’时的截止频率Fc的决定方法。在将截止频率Fc设定为最大频率Fmax以上的情况下，标记磁场的残留成分为零。另外，如图21的(a)所示，在将截止频率Fc设定为小于最大频率Fmax的情况下，标记磁场的残留成分(相当于区域q的面积)随着截止频率Fc变小而增加。如图21的(b)和(c)所示，在截止频率Fc相同的情况下，标记磁场的残留成分(同上)与标记磁场成分的强度成比例。
另一方面，截止频率Fc越大，则通过实施高通滤波处理而被截止的环境磁场的减少成分(区域p2的面积)越增加。
在从参照信号中提取环境磁场成分的情况下，其提取误差等于标记磁场的残留成分与环境磁场的减少成分的和。因而，以使标记磁场的残留成分与环境磁场的减少成分的和为最小的方式决定截止频率Fc。优选的是，以使标记磁场的残留成分的强度与环境磁场的减少成分的强度相等的方式决定截止频率Fc。这相当于如图21的(a)所示那样以使区域p2的面积与区域q的面积相等的方式决定频率Fc。由此，能够减少环境磁场成分的提取误差。参照信号中包含的标记磁场的残留成分和环境磁场成分随时间经过而变化，因此在由标记磁场检测部255和环境磁场检测部256检测出磁场的每个定时更新截止频率Fc。
检测线圈环境磁场计算部1e计算以这种方式计算出的环境磁场成分的值Er’与比率κ的积，来作为检测线圈Csn的位置处的环境磁场成分的值Es’。
并且，标记磁场成分计算部1f通过从检测信号Sm的输出值减去由检测线圈环境磁场计算部1e计算出的环境磁场成分的值Es’，来计算标记磁场成分的值Ms。该标记磁场成分的值Ms被作为检测信号的校正值输出。
接着，参照图22来说明位置检测系统201的动作。图22是示出位置检测系统201的动作的流程图。首先，在步骤S110中将胶囊型内窥镜10的电源接通。
在接下来的步骤S111中，位置检测装置250通过利用接收天线51a接收从胶囊型内窥镜10发送来的无线信号并对该无线信号实施解调处理等，来获取与无线信号叠加的体内图像的图像数据和关联信息等，并开始进行图像处理。
在步骤S112中，位置检测装置250获取从多个检测线圈Csn分别输出的检测信号和从参照线圈Ce输出的参照信号，在标记磁场检测部255和环境磁场检测部256中实施放大处理、A/D转换处理以及FFT处理等规定的信号处理。
在步骤S113中，磁场校正部2571从标记磁场检测部255获取多个检测信号，并且从环境磁场检测部256获取参照信号，使用该参照信号来校正检测信号的输出值。即，计算从检测信号中去除环境磁场成分后的标记磁场成分的值。
在此，磁场校正部2571在最初进行检测信号的输出值的校正情况下，将最大频率Fmax的初始值(固定值)设定为计算比率κ时的高通滤波处理的截止频率。另外，磁场校正部2571在第二次校正以后，根据之前的胶囊型内窥镜10的位置检测结果来获取胶囊型内窥镜10的每单位时间内的位置变化量，将该位置变化量的最大值设为式(3)中的最大移动速度v来计算最大频率Fmax，并将该最大频率Fmax设定为截止频率。
在步骤S114中，位置和方向计算部2572基于从磁场校正部2571的各通道Chn输出的校正值来计算胶囊型内窥镜10的位置和方向。
在步骤S115中，运算部257使由位置和方向计算部2572计算出的胶囊型内窥镜10的位置和方向(位置信息)与由图像处理部573实施图像处理后的图像数据相关联地存储到存储部54中。
在步骤S116中，控制部58判定是否结束胶囊型内窥镜10的位置检测。详细地说，在来自胶囊型内窥镜10的无线发送已停止的情况下，或者在从操作输入部52对位置检测装置250输入了位置检测动作结束的指示信息的情况下，判定为结束位置检测。此外，胶囊型内窥镜10继续进行图像数据的无线发送以及标记磁场的产生，直到电源部15被断开或电池断电为止。
在不结束胶囊型内窥镜10的位置检测的情况下(步骤S116：“否”)，位置和方向计算部2572将胶囊型内窥镜10的位置信息输入到磁场校正部2571(步骤S117)。之后，位置检测系统201的动作返回到步骤S112。在该情况下，在接下来的步骤S113中，基于胶囊型内窥镜10的位置信息来计算最大频率Fmax。另一方面，在结束位置检测的情况下(步骤S116：“是”)，位置检测系统201的动作结束。
如以上所说明的那样，根据本发明的实施方式6，将用于检测环境磁场的参照线圈Ce配置在用于检测从胶囊型内窥镜10产生的标记磁场的检测线圈Csn的附近，并且使用从参照线圈Ce输出的参照信号来校正从检测线圈Csn输出的检测信号的输出值，因此能够从检测信号的输出值中去除短时间内变化的环境磁场成分。
另外，根据本发明的实施方式6，考虑从检测信号中提取出的环境磁场成分与从参照信号中提取出的环境磁场成分之间的相关性(比率κ)，来计算检测信号中包含的环境磁场成分，并且使用该环境磁场成分来校正检测信号的输出值，因此与直接使用参照信号的输出值来校正检测信号的输出值的情况相比能够提高校正精度。因而，通过使用被这样校正后的值，能够精度良好地检测胶囊型内窥镜10的位置和方向。
(变形例6-1)
接着，对本发明的实施方式6的变形例6-1进行说明。图23是示出本发明的实施方式6的变形例6-1所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
为了提高胶囊型内窥镜10的位置检测精度，也可以将图16所示的检测线圈Csn的一部分或全部变更为三轴线圈。例如在图23所示的检测线圈单元232中，在面板31的4个角附近设置有能够检测三维的磁场的线圈组233。各线圈组233包括中心轴As分别平行于X方向、Y方向、Z方向的三个检测线圈Csx、Csy、Csz。各检测线圈Csx、Csy、Csz检测自身的中心轴As的方向上的磁场并输出检测信号。此外，各检测线圈Csx、Csy、Csz的结构与图16所示的检测线圈Csn相同。
在该情况下，在输出参照信号的参照线圈单元242中，也与检测线圈Csx、Csy、Csz的朝向一致地配置中心轴Ae分别平行于X方向、Y方向、Z方向的三个参照线圈Cex、Cey、Cez。各参照线圈Cex、Cey、Cez检测自身的中心轴Ae的方向上的磁场并输出参照信号。此外，各参照线圈Cex、Cey、Cez的结构与图16所示的参照线圈Ce相同。
各参照线圈Cex、Cey、Cez优选以相对于检测对象区域R的中心轴AZ对称(线对称或点对称)的方式配置。在图23中，将参照线圈Cex、Cey、Cez配置在穿过中心轴AZ的面板41的中心线上。更优选的是，将这些参照线圈Cex、Cey、Cez以靠近中心轴AZ的方式配置。这是由于，如果在中心轴AZ上，则参照线圈Cex、Cey、Cez与各检测线圈Csn之间的距离大致相等，不存在突出地近或突出地远的检测线圈Csn，因此即使环境磁场发生了局部的变化，也能够抑制该变化的影响。
在这样配置线圈组233的情况下，在图22的步骤S113中校正检测信号的输出值时，使用从朝向与检测线圈Csx、Csy、Csz的朝向分别相同的方向的参照线圈Cex、Cey、Cez输出的参照信号来进行运算。即，使用从参照线圈Cex输出的参照信号对从检测线圈Csx输出的检测信号进行校正。对于检测线圈Csy、Csz也同样。由此，能够进行与环境磁场的方向相应的校正。
(变形例6-2)
接着，对本发明的实施方式6的变形例6-2进行说明。在上述实施方式6中，在磁场校正部2571中设置多个通道Chn，在这些通道Chn中对分别从多个检测线圈Csn输出的多个检测信号以并行方式进行处理，但也可以依次处理多个检测信号。在该情况下，设置用于暂时存储从标记磁场检测部255输出的多个检测信号的存储器，从该存储器依次读出检测信号，使用从环境磁场检测部256输出的参照信号来执行环境磁场成分的提取处理、比率κ的计算处理、使用比率κ的环境磁场成分的计算处理、以及将该环境磁场成分从检测信号的输出值中减去的标记磁场成分的计算处理后依次输出到位置和方向计算部2572。
(实施方式7)
接着，对本发明的实施方式7进行说明。图24是示出本发明的实施方式7所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图24所示，实施方式7所涉及的位置检测系统202具备胶囊型内窥镜10、检测线圈单元230、参照线圈单元243以及位置检测装置260。其中，胶囊型内窥镜10和检测线圈单元230的结构和动作与实施方式6相同。
参照线圈单元243具备面板41以及配置于该面板41上的多个(在图24中是5个)参照线圈Cem(m＝1、2、…M；在图24中M＝5)。各参照线圈Cem的结构以及配置的朝向与图16所示的参照线圈Ce相同。这种参照线圈单元243配置在检测线圈单元230的附近且平行于检测线圈单元230。
位置检测装置260具备环境磁场检测部261来代替图15所示的环境磁场检测部256，还具备参照信号选择部262。位置检测装置260中的除环境磁场检测部261和参照信号选择部262以外的各部的结构和动作与实施方式6相同。
环境磁场检测部261具有对从多个参照线圈Cem输出的参照信号进行处理的多个信号处理通道。各信号处理通道具备：放大部2611，其对参照信号进行放大；A/D转换部2612，其对检测信号实施A/D转换处理；以及FFT处理部2613，其对从A/D转换部2612输出的数字的检测信号实施FFT处理。
参照信号选择部262从分别从环境磁场检测部261的多个信号处理通道输出的多个参照信号中选择一个在磁场校正部2571中使用的参照信号，并将该参照信号输入到磁场校正部2571的各通道Chn(参照图17)。具体地说，选择从环境磁场检测部261输出的多个参照信号中的标记磁场成分最小的参照信号来作为在磁场校正部2571中使用的参照信号。在此，如图18～图20所示，环境磁场成分的值与信号整体的水平无关地大致固定，且参照信号的水平越小，该参照信号中包含的标记磁场成分越少，因此能够减少参照信号中包含的标记磁场成分对检测信号的校正施加的影响。
接着，对位置检测系统202的动作进行说明。图25是示出位置检测系统202的动作的流程图。其中，步骤S110～S112与实施方式6相同(参照图22)。
在步骤S112之后的步骤S121中，参照信号选择部262基于从环境磁场检测部261的多个信号处理通道分别输出的参照信号的信号水平，来选择出信号水平最小的参照信号后输出到磁场校正部2571的各通道Chn。步骤S121之后的步骤S113以后的动作与实施方式6相同。
如以上所说明的那样，根据本发明的实施方式7，从由多个参照线圈Cem输出的参照信号中选择标记磁场成分的影响少的参照信号来使用，因此能够精度更良好地进行检测信号的校正。
(变形例7)
接着，对本发明的实施方式7的变形例7进行说明。图26是示出本发明的实施方式7的变形例7所涉及的位置检测系统的结构的示意图。
也可以如实施方式6的变形例6-1那样，在检测线圈单元232中设置三轴线圈(线圈组233)的情况下，在参照线圈单元侧也设置多个三轴线圈。在图26所示的参照线圈单元244中，在面板41上设置两组由三个参照线圈Cex、Cey、Cez构成的线圈组245。
在该情况下，在图25的步骤S113中校正检测信号的输出值时，使用从朝向与检测线圈Csn、Csx、Csy、Csz的朝向分别相同的方向的参照线圈Cex、Cey、Cez输出的参照信号中的信号水平小的参照信号来进行运算。即，使用从两个参照线圈Cex分别输出的参照信号中的信号水平较小的参照信号来对从检测线圈Csx输出的检测信号进行校正。对于检测线圈Csy、Csz也同样。由此，能够进行与环境磁场的方向相应的校正。
(实施方式8)
接着，对本发明的实施方式8进行说明。图27是示出本发明的实施方式8所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图27所示，本发明的实施方式8所涉及的位置检测系统203具备胶囊型内窥镜10、检测线圈单元230以及位置检测装置270。胶囊型内窥镜10和检测线圈单元230的结构和动作与实施方式6相同。
相对于图15所示的位置检测装置250，位置检测装置270具备参照线圈选择部271来代替环境磁场检测部256。参照线圈选择部271基于磁场校正部2571对检测信号的校正结果来从多个磁场检测线圈Cns中选择作为参照线圈使用的磁场检测线圈Cns。位置检测装置270中的除参照线圈选择部271以外的各部的结构和动作与实施方式6相同。
接着，对位置检测系统203的动作进行说明。图28是示出位置检测系统203的动作的流程图。其中，步骤S110、S111与实施方式6相同(参照图22)。
在步骤S111之后的步骤S131中，参照线圈选择部271从磁场校正部2571获取检测信号的校正结果，选择输出了标记磁场成分最小的检测信号的检测线圈Csn来作为参照线圈。此外，在还没有进行胶囊型内窥镜10的位置检测的情况下(即，初次的动作时)，参照线圈选择部271选择预先决定的检测线圈Csn。
在接下来的步骤S132中，标记磁场检测部255获取从各检测线圈Csn输出的检测信号，并对该检测信号实施放大处理、A/D转换处理以及FFT处理等规定的信号处理。
在接下来的步骤S133中，标记磁场检测部255将由参照线圈选择部271选择出的检测线圈Csn的检测信号作为参照信号而输出到磁场校正部2571的各通道，并且将除此以外的检测线圈Csn的检测信号输出到对应的通道Chn。接下来的步骤S113～S117的动作与实施方式6相同。在步骤S117之后，位置检测系统203的动作返回到步骤S131。
如以上所说明的那样，根据本发明的实施方式8，将多个检测线圈中的一个检测线圈作为参照线圈使用，因此检测信号中的环境磁场成分与参照信号中的环境磁场成分之间的相关性变高，能够精度更良好地去除检测信号中包含的环境磁场成分。
(实施方式9)
接着，对本发明的实施方式9进行说明。图29是示出本发明的实施方式9所涉及的位置检测系统的结构的示意图。如图29所示，实施方式9所涉及的位置检测系统204具备胶囊型内窥镜10A、检测线圈单元230、参照线圈单元240、位置检测装置290以及产生用于引导胶囊型内窥镜10A的引导用磁场的引导用磁场产生部80。其中，检测线圈单元230和参照线圈单元240的结构和动作与实施方式6相同。另外，引导用磁场产生部80的结构与实施方式4的变形例4-4相同。
在本实施方式9中，在生成引导用磁场来引导胶囊型内窥镜10A的情况下，磁场校正部2571基于由引导用磁场控制部861输出的控制信息来设定计算检测信号中包含的环境磁场成分与参照信号中包含的环境磁场成分之间的比率κ时的高通滤波处理中的截止频率(最大频率Fmax)。即，使用在引导用磁场控制部861的控制下引导的胶囊型内窥镜10A的速度v来将通过式(3)求出的胶囊型内窥镜10A的位移G(f)为阈值以下的频率f决定为最大频率Fmax。
此外，在本实施方式9中，也可以应用设置有三轴线圈的检测线圈单元232以及参照线圈单元242(参照图23)，或者应用设置有三轴线圈的检测线圈单元232以及参照线圈单元244(参照图26)，来代替检测线圈单元230和参照线圈单元240，还可以应用设置有多个参照线圈Cem的参照线圈单元243(参照图24)来代替参照线圈单元240。或者，也可以与实施方式8同样地将多个检测线圈Csn中的一个作为参照线圈使用。
以上所说明的实施方式1～9以及它们的变形例只不过是用于实施本发明的例子，本发明并不限定于这些实施方式以及变形例。另外，本发明通过将各实施方式1～9、各变形例所公开的多个构成要素适当地组合，能够生成各种发明。根据上述记载显而易见的是，本发明能够根据规格等进行各种变形，并且在本发明的范围内能够具有其它各种实施方式。
附图标记说明
1、2、3、4、5、6、201、202、203、204：位置检测系统；10、10A：胶囊型内窥镜；11：摄像单元；12：控制部；13：发送部；14：磁场产生部；15：电源部；16：永磁体；20：床；30、30A：感测线圈单元；31、41：面板；32、32X、32Y、32Z：感测线圈；32a、42a：中心轴；33、43a、43b、233、245：线圈组；40、40A、40B、240、242、243、244：参照线圈单元；42、42X、42Y、42Z：参照线圈；50、60、70、85、90、250、260、270、290：位置检测装置；51：接收部；51a：接收天线；52：操作输入部；53：输出部；54：存储部；55、255：标记磁场检测部；56、62、92、256、261：环境磁场检测部；57、71、257：运算部；58、61、86、91：控制部；63：磁屏蔽件；80：引导用磁场产生部；81：体外永磁体；82：磁体驱动部；100：被检体；101：壳体；102：筒状壳体；103、104：圆顶状壳体；111：照明部；112：光学系统；113：摄像部；141：标记线圈；141a：中心轴；142：电容器；230、232：检测线圈单元；262：参照信号选择部；271：参照线圈选择部；551、561：滤波器部；552、562、2551、2561、2611：放大部；553、563、2552、2562、2612：A/D转换部；554、564、2553、2563、2613：高速傅立叶变换(FFT)处理部；571、2571：磁场校正部；572、2572：位置和方向计算部；573：图像处理部；611：参照线圈选择部；711：校正系数计算部；821：平面位置变更部；822：铅直位置变更部；823：仰角变更部；824：转动角变更部；861：引导用磁场控制部；911：线圈选择部；Csn、Csx、Csy、Csz：检测线圈；Ce、Cem、Cex、Cey、Cez：参照线圈。

Claims (27)

1.一种位置检测系统，其特征在于，具备：
胶囊型医疗装置，其内部设置有第一线圈，该第一线圈形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场；
多个第二线圈，各第二线圈检测由所述第一线圈产生的磁场并输出检测信号；
至少一个第三线圈，其检测磁场并输出检测信号，该至少一个第三线圈配置在针对由所述第一线圈产生的磁场的信噪比小于由所述多个第二线圈各自检测出的检测信号中的信噪比的位置；以及
运算部，其使用参照磁场检测值，来对基于分别从所述多个第二线圈输出的多个检测信号的多个磁场检测值进行校正，由此计算多个校正完成磁场检测值，基于该多个校正完成磁场检测值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，其中，该参照磁场检测值是基于从所述至少一个第三线圈输出的检测信号的磁场的检测值。
2.根据权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于，
所述运算部针对所述多个第二线圈中的各第二线圈，基于在相同的定时从所述至少一个第三线圈输出的检测信号进行运算。
3.根据权利要求1或2所述的位置检测系统，其特征在于，
所述至少一个第三线圈被配置在与所述多个第二线圈相比远离所述胶囊型医疗装置的检测对象区域的位置。
4.根据权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于，
所述多个第二线圈配置在第一平面上，
所述至少一个第三线圈配置在平行于所述第一平面的第二平面上，
所述第一平面与所述第二平面之间的间隔大于所述检测对象区域与所述第一平面之间的间隔。
5.根据权利要求4所述的位置检测系统，其特征在于，
所述第二平面相对于所述第一平面配置在所述检测对象区域的相反侧。
6.根据权利要求4所述的位置检测系统，其特征在于，
还具备磁屏蔽单元，该磁屏蔽单元配置在所述第一平面与所述第二平面之间。
7.根据权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于，
所述多个第二线圈配置在平面上，
所述至少一个第三线圈在所述平面上被配置在与配置所述多个第二线圈的区域相比更靠外侧的区域。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，
还具备存储部，该存储部存储基于从所述多个第二线圈和所述至少一个第三线圈各自输出的检测信号的磁场检测值，
在所述第一线圈没有被通电的状态下，所述运算部计算基于第一检测信号的磁场检测值与基于第二检测信号的参照磁场检测值的比，并使该比存储到所述存储部中，其中，该第一检测信号是从所述多个第二线圈中的至少任一个第二线圈输出的，该第二检测信号是在与输出所述第一检测信号相同定时从所述至少一个第三线圈输出的，
在所述第一线圈被通电的状态下，所述运算部根据基于从所述至少一个第三线圈输出的第三检测信号的参照磁场检测值以及所述比来计算校正值，使用该校正值对基于在与输出所述第三检测信号相同定时分别从所述多个第二线圈输出的多个检测信号的多个磁场检测值进行校正。
9.根据权利要求8所述的位置检测系统，其特征在于，
在所述胶囊型医疗装置的电源被接通时，所述运算部计算所述比。
10.根据权利要求8所述的位置检测系统，其特征在于，
还具备操作开关，该操作开关用于对该位置检测系统输入校准的指示，
在进行了针对所述操作开关的操作时，所述运算部计算所述比。
11.根据权利要求8所述的位置检测系统，其特征在于，
所述第一线圈被间歇性地通电，
所述运算部基于在所述第一线圈没有被通电的各定时输出的所述第一检测信号和所述第二检测信号来计算所述比。
12.根据权利要求8～11中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，
所述多个第二线圈包括各自的中心轴朝向互不相同的方向的三个第二线圈，
所述至少一个第三线圈包括各自的中心轴朝向互不相同的方向的三个第三线圈，
所述运算部在分别具有互相平行的中心轴的所述第二线圈与所述第三线圈之间计算所述比。
13.根据权利要求1～7中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，
具备多个所述第三线圈，
还具备控制部，该控制部基于所述运算部计算出的所述胶囊型医疗装置的位置计算结果来选择一个所述第三线圈，
所述运算部使用基于从由所述控制部选择出的第三线圈输出的检测信号的参照磁场检测值，来计算所述校正完成磁场检测值。
14.根据权利要求13所述的位置检测系统，其特征在于，
所述控制部从多个所述第三线圈中选择基于所述位置计算结果的相距所述胶囊型医疗装置的位置最远的第三线圈。
15.一种位置检测系统，其特征在于，具备：
胶囊型医疗装置，其内部设置有第一线圈，该第一线圈形成谐振电路的一部分，通过电流流过而产生磁场；
多个第二线圈，各第二线圈检测由所述第一线圈产生的磁场并输出检测信号；
控制部，其选择所述多个第二线圈中的至少一个第二线圈；以及
运算部，其使用参照磁场检测值，对基于分别从所述多个第二线圈中的除由所述控制部选择出的所述至少一个第二线圈以外的第二线圈输出的多个检测信号的多个磁场检测值进行校正，由此计算多个校正完成磁场检测值，基于该多个校正完成磁场检测值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，其中，所述参照磁场检测值是基于从由所述控制部选择出的所述至少一个第二线圈输出的检测信号的磁场的检测值。
16.根据权利要求15所述的位置检测系统，其特征在于，
所述控制部基于所述运算部运算出的所述胶囊型医疗装置的位置计算结果，来选择针对由所述第一线圈产生的磁场的信噪比最小的所述第二线圈。
17.一种位置检测系统，其特征在于，具备：
胶囊型医疗装置，其内部具有磁场产生线圈，该磁场产生线圈形成谐振电路的一部分，接收电力供给而产生位置检测用磁场；
多个磁场检测线圈，该多个磁场检测线圈分别检测从所述胶囊型医疗装置产生的所述位置检测用磁场并输出多个检测信号；
参照线圈，其检测存在于所述位置检测用磁场的检测空间中的环境磁场，并将该环境磁场的检测信号作为参照信号而输出；
磁场校正部，其计算使用所述参照信号来分别对所述多个检测信号的输出值进行校正所得到的多个校正值；以及
位置计算部，其基于所述多个校正值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，
其中，所述磁场校正部对所述多个检测信号中的各检测信号实施以下处理：
第一滤波处理，提取各检测信号中包含的第一频带成分，并输出该第一频带成分的第一值；
第二滤波处理，提取所述参照信号中包含的所述第一频带成分，并输出该第一频带成分的第二值；
第三滤波处理，提取所述参照信号中包含的与所述第一频带成分不同的第二频带成分，并输出该第二频带成分的第三值；
比率计算处理，计算所述第一值与所述第二值之间的比率；
环境磁场计算处理，使用所述比率和所述第三值来计算所述检测信号中包含的环境磁场成分的值；以及
减法处理，通过从该检测信号的输出值减去所述环境磁场成分的值，来计算所述位置检测用磁场的磁场成分的值。
18.根据权利要求17所述的位置检测系统，其特征在于，
设置有多个所述参照线圈，
还具备参照信号选择部，该参照信号选择部从分别由多个所述参照线圈输出的多个参照信号中选择所述磁场校正部中使用的参照信号，
所述磁场校正部使用由所述参照信号选择部选择出的参照信号来计算所述多个校正值。
19.根据权利要求18所述的位置检测系统，其特征在于，
所述参照信号选择部从所述多个参照信号中选择输出值最小的参照信号。
20.一种位置检测系统，其特征在于，具备：
胶囊型医疗装置，其内部具有磁场产生线圈，该磁场产生线圈形成谐振电路的一部分，接收电力供给而产生位置检测用磁场；
多个磁场检测线圈，该多个磁场检测线圈分别检测从所述胶囊型医疗装置产生的所述位置检测用磁场并输出多个检测信号；
线圈选择部，其从所述多个磁场检测线圈中选择检测存在于所述位置检测用磁场的检测空间中的环境磁场、并使该环境磁场的检测信号作为参照信号而输出的磁场检测线圈；
磁场校正部，其计算使用从由所述线圈选择部选择出的磁场检测线圈输出的所述参照信号来分别对所述多个检测信号的输出值进行校正所得到的多个校正值；以及
位置计算部，其基于所述多个校正值来计算所述胶囊型医疗装置的位置，
其中，所述磁场校正部对所述多个检测信号中的各检测信号实施以下处理：
第一滤波处理，提取各检测信号中包含的第一频带成分，并输出该第一频带成分的第一值；
第二滤波处理，提取所述参照信号中包含的所述第一频带成分，并输出该第一频带成分的第二值；
第三滤波处理，提取所述参照信号中包含的与所述第一频带成分不同的第二频带成分，并输出该第二频带成分的第三值；
比率计算处理，计算所述第一值与所述第二值之间的比率；
环境磁场计算处理，使用所述比率和所述第三值来计算所述检测信号中包含的环境磁场成分的值；以及
减法处理，通过从该检测信号的输出值减去所述环境磁场成分的值，来计算所述位置检测用磁场的磁场成分的值。
21.根据权利要求20所述的位置检测系统，其特征在于，
所述参照线圈选择部选择由所述磁场校正部之前计算出的所述磁场成分的值为最小的磁场检测线圈。
22.根据权利要求17～21中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，所述第一滤波处理、所述第二滤波处理以及所述第三滤波处理是低频去除滤波处理，
所述第三滤波处理中的截止频率小于所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
23.根据权利要求17～22中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，所述磁场校正部将所述位置检测用磁场所具有的最大频率设定为所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
24.根据权利要求23所述的位置检测系统，其特征在于，
所述磁场校正部基于所述位置计算部的计算结果来决定所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
25.根据权利要求23所述的位置检测系统，其特征在于，
所述胶囊型医疗装置具有永磁体，
该位置检测系统还具备：
引导用磁场产生部，其设置于所述胶囊型医疗装置的外部，通过使所述永磁体发挥作用来产生引导所述胶囊型医疗装置的引导用磁场；以及
引导用磁场控制部，其输出控制所述引导用磁场产生部的动作的控制信息，
所述磁场校正部基于所述控制信息来决定所述第一滤波处理和所述第二滤波处理中的截止频率。
26.根据权利要求17～25中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，所述磁场校正部具备分别对所述多个检测信号的输出值进行校正的多个通道，对所述多个检测信号的输出值以并行方式进行校正。
27.根据权利要求17～25中的任一项所述的位置检测系统，其特征在于，所述磁场校正部依次校正所述多个检测信号的输出值。
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